科学者は脳信号を通じて麻痺患者の言葉を理解する
科学者たちは、脳に突っ込むことなく脳の上に位置する新しい種類の非貫通微小電極を使用しました。これらの電極は、数十年前に開発された皮質脳波記録法、またはECoGで使用される大きな電極の小さな適応であるため、microECoGとして知られています。
「私たちは、現在話せない麻痺した患者に長期使用が見込めるデバイスで、脳からの信号のみを使用して話し言葉を解読することができました」と生物工学の助教授であるブラッドリー・グレガーは述べました。
重度のてんかん発作を助けるために、すでに頭蓋切開術（一時的な頭蓋骨の部分的な除去）を行っていたボランティアが研究に志願しました。科学者は、脳のスピーチセンターの上に微小電極のグリッドを配置しました。これは、話すことに関与する筋肉の動きを制御する顔面運動皮質と、言語の理解と理解に関連するウェルニッケ領域にもあります。
微小電極は実際には脳の物質を貫通しないため、脳の音声領域に配置しても安全と見なされます。これらの微小電極を配置すると、科学者は数千のニューロンまたは神経細胞によって生成された電気脳信号を検出して記録することができました。
ボランティアが麻痺した人に役立つかもしれない10の単語のそれぞれを繰り返し読んだ後-はい、いいえ、暑い、寒い、空腹、のどが渇いた、こんにちは、さようならなど、研究者はどの脳信号が各神経信号に含まれるさまざまな周波数の強度の変化を分析することにより、10ワード。
男が「はい」と「いいえ」の単語を言ったときに生成された信号など、2つの脳信号を比較すると、科学者はそれぞれの単語の違いを76〜90％知ることができました。
科学者が顔の運動皮質からの脳信号を解読するのに最も正確な各16電極グリッドの5つの微小電極のみを使用した場合、単語間の識別の精度はほぼ90％に上昇しました。
しかし、科学者が10個すべての脳信号パターンを一度に調べたところ、各単語に正しくラベルを付けることができたのは、時間の28％から48％だけでした。これは偶然（10％）よりは優れていましたが、まだ十分に強いとは見なされていません。
「問題が完全に解決され、全員が家に帰れるという意味ではありません」とGreger氏は言います。 「それは機能することを意味します。そして、「ロックイン」症候群の人々が本当にコミュニケーションできるように、私たちは今それを改良する必要があります。」
「明らかな次のステップ–そしてこれが私たちが現在行っていることです–はより大きな微小電極グリッドでそれを行うことです。グリッドを大きくし、電極を増やし、脳から膨大な量のデータを取り出すことができます。これは、おそらく単語数が多く、精度が高いことを意味します」とGreger氏は言います。
「これは概念実証です。これらのシグナルが、その人が偶然をはるかに超えて何を言っているかを教えてくれることを証明しました。しかし、患者が本当に役立つと思う前に、より多くの単語をより正確に実行できるようにする必要があります」と彼は付け加えます。
この方法にはさらに改善が必要であり、脳に電極を配置する必要があるため、麻痺した話せない人を対象とした臨床試験が行われるまでには数年かかるとGreger氏は予測しています。
ただし、この分野での継続的な研究により、最終的には人の思考をコンピューターで話す音声に変換できるワイヤレスデバイスが実現することが期待されています。現在、「閉じ込められた」人々が通信できる唯一の方法は、目を瞬きさせたり、手を少し動かしたり、リストから文字や単語を入念に選択したりするなどの動きです。
ユタ大学でGregerと共同で研究を行った同僚には、電気技師の博士課程の学生であるSpencer Kellisと工学部の学長であるRichard Brownが含まれていました。ポールハウス、脳神経外科の助教授。別の共著者は、シアトルのワシントン大学の神経科学者であるカイミラーでした。
研究は、国立衛生研究所、国防高等研究計画局、ユタ大学研究財団、国立科学財団から資金提供を受けました。
の神経工学ジャーナルの9月号は、脳の信号をコンピューターが話す言葉に変換することの実現可能性を示すGregerの研究を発表します。
出典：ユタ大学
